요약
사파이어 나노 구조물을 활용한 차세대 micro-LED 디스플레이 원천 기술이 나왔습니다. 기존 micro-LED 제작 공정의 한계를 극복할 돌파구를 만들어 micro-LED 디스플레이 기술의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대됩니다.
서울대학교 공과대학 재료공학부 윤의준 교수 연구팀이 100 nm 두께의 구조물 (사파이어 나노 멤브레인)을 활용해 고효율 micro-LED (Micro- Light-Emitting Diodes) 디스플레이를 구현하는 원천 기술을 개발했습니다. 해당 연구는 <Scientific Reports>에 게재됐습니다.
micro-LED 성장하려면?!
통상적으로 100 ㎛ 크기 이하의 LED를 개별 픽셀로 활용하는 micro-LED 디스플레이가 높은 휘도, 에너지 소비효율, 빠른 반응 속도 등을 보여 LCD나 OLED와 같은 기존 디스플레이 기술들의 한계를 뛰어 넘을 수 있다는 가능성이 대두되고 있습니다. 이에 학계뿐만 아니라 산업계에서 micro-LED 디스플레이 연구개발을 활발히 진행하고 있습니다. 시장 조사기관인 마켓앤마켓에 따르면, 2025년까지 micro-LED를 활용한 디스플레이 시장 규모는 201억 5800만 달러에 이를 것으로 추정됩니다.
하지만, LED 소자의 크기가 작아지면서 발생하는 여러 문제들로 인해 micro-LED를 활용한 제품 상용화까지는 많은 어려움이 남아있습니다. 기존 micro-LED 제작 공정은 기판 위에 LED 구조를 성장한 후 원하는 크기로 식각공정으로 micro-LED를 분리하는 공정을 사용하기 때문에 micro-LED 소자의 효율이 급격히 떨어지는 문제가 있습니다. 또한, micro-LED의 크기가 작아질수록 없어지는 면적이 증가하는 단점이 있습니다.
사파이어 나노 멤브레인 이용했다
윤의준 교수 연구팀은 100 nm 두께의 사파이어 나노 멤브레인을 기판 위에 어레이 형태로 먼저 형성해 별도의 식각 공정 없이 질화물반도체 기반 micro-LED를 개별적으로 성장하는 기술을 개발했습니다. 질화물반도체의 독특한 성장 거동을 활용해 서로 분리돼 식각 공정이 필요없는 micro-LED 성장 원천기술을 개발했습니다.
해당 연구는 기존 micro-LED 제작 공정의 한계를 극복할 돌파구를 만들어 micro-LED 디스플레이 기술의 상용화를 앞당길 수 있다는 점에서 큰 의의를 갖습니다. 또한, 얇은 사파이어 나노 멤브레인에 기계적 힘을 가해 쉽게 부러뜨리며 개별 micro-LED를 기판으로부터 분리해낼 수 있기 때문에 디스플레이 구동회로에 쉽게 전사할 수 있어 공정 시간 및 비용 감소가 기대됩니다.
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